比特币挖矿本质是矿工依托算力参与工作量证明竞争，收集网络待确认交易、组装候选区块，通过反复运算破解加密难题争夺新区块记账权，区块被全网验证上链后，胜出矿工获取区块奖励与交易手续费，整个机制同时完成交易确认、新比特币发行以及区块链网络安全维护。很多新手容易误解挖矿是“挖出存在网络中的比特币”，实际上比特币没有实体资源可供开采，挖矿是一套去中心化记账竞争机制，也是整个比特币网络运行的核心支撑。
一轮完整挖矿周期的起点，始于全网流转的未确认交易。用户发起比特币转账后，交易先广播至P2P网络，经过基础合法性校验后存入内存交易池。矿工持续扫描交易池，通常优先挑选手续费更高的交易进行打包，以此最大化自身收益。在组装候选区块时，矿工需要创建特殊的Coinbase交易，这笔交易排在区块首位，用来接收区块奖励；同时汇总区块内所有交易生成默克尔根哈希，搭配上一区块哈希值、时间戳、全网难度目标共同组成区块头，所有参与竞争的矿工都会独立生成属于自己的候选区块，开启算力比拼。
挖矿最核心的环节便是针对区块头开展海量哈希运算。矿工不断更换区块头内的随机数Nonce，重复执行双重SHA256加密运算，持续寻找一串满足条件的哈希输出，要求最终运算结果数值低于网络设定的难度目标。这套计算不存在捷径，只能依靠设备持续暴力尝试，单位时间运算次数就是常说的算力。全网所有矿工同步开展运算，率先找到符合条件结果的参与者，就能拿到本轮新区块的记账资格。比特币协议内置调节机制，每挖出2016个区块，系统自动重新调整解题难度，保障长期平均每10分钟产出一个新区块，平衡全网算力波动带来的出块速度变化。
成功算出有效哈希值的矿工，会立刻把完整新区块向全网所有节点广播。网络内的全节点会开展双重核验，一方面验证工作量证明结果是否达标，另一方面逐一校验区块内全部交易，排查签名错误、余额不足、双重花费等违规交易。只要新区块通过绝大多数节点独立验证，节点就会将区块追加到本地保存的区块链末尾，形成持续延伸的链式账本。区块正式上链意味着内部所有交易完成首次确认，用户转账状态由待确认转为链上有效。其余矿工确认新区块合法后，立刻放弃本轮运算，基于最新区块开启下一轮挖矿竞争。
记账竞争的激励机制持续推动矿工参与网络维护，矿工收益分为两部分，一是区块补贴，也就是新发行的比特币，该数值按照协议规则每产出21万块区块减半；二是区块内所有用户支付的转账手续费，随着区块补贴持续缩减，交易手续费在矿工收入中的占比会不断提升。从网络安全角度来说，大规模分散的算力竞争大幅抬高恶意篡改账本、发起攻击的成本，依靠工作量证明构建起比特币去中心化账本的信任基础。伴随行业发展，独立个体挖矿门槛持续走高，大部分算力逐步汇集至矿池，矿工联合贡献算力、平分收益，以此降低单次出块收益的大幅波动风险。
